电火花放电点火过程能量释放规律研究

发布时间：2017-05-20 03:05

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【摘要】：电点火是生产生活中比较常见的点火方式,在军事、化工等行业也有较为广泛的应用。研究电火花放电的能量输出结构以及能量释放规律可以为其在相关生产生活中的应用提供一定的数据支撑和理论依据。本文在小能量电火花放电点火装置的基础上设计了多能级静电点火装置,建立了包含点火系统、电压电流测试系统、超压测试系统、纹影测试系统以及其他设备为一体的测量系统,重点测量分析计算了10J、100J和1000J三个能量档位下火花放电过程中总释放能、火花能和爆炸波能之间的转化关系,分析了电火花放电过程中的能量输出结构和释放规律。实验发现,在不同能量档位下,放电过程中的电压电流曲线均符合衰减的周期性变化规律。火花放电过程中大部分能量消耗在电路中(导线和开关),只有小部分以火花能的形式释放。而火花能又可以简化为加热作用和爆炸波作用两种形式,对于一般小能量点火而言,热核心的加热作用起主导作用,爆炸波影响可以忽略不计;对于高能量点火在爆轰直接起爆等实验中的应用而言,热传导速度小于爆炸波产生速度,爆炸波起主导作用。爆炸波能同样也只是火花能的一小部分。本文分析确定了守恒法为主的火花能计算方法和纹影轨迹法为主的爆炸波能计算方法。经计算发现,总释放能、火花能和爆炸波能均随着充电电压的增大而增大,基本呈线性趋势。总释放能中火花能占7.7%-14.1%,大约4.4%-19.7%的火花能转化为爆炸波能。随着能量档位的增大,火花能占总释放能的比率逐渐升高,而火花能转化为爆炸波能的效率则逐渐降低。最终得到了该实验条件下总释放能、火花能和爆炸波能三者之间的转化关系式,进一步分析了电火花放电过程中的能量输出结构以及释放规律。电火花放电与工业生产中的电气安全密切相关,本文的研究结果对于火花能、爆炸波能等的标定以及火花能的有效利用有着重要的理论意义和参考价值。
【关键词】：电火花放电 火花能 爆炸波能 能量输出结构
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG661
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.3 研究内容17-19
• 第2章 实验装置及原理19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 电火花放电原理19-20
• 2.3 点火系统20-24
• 2.3.1 点火系统工作原理21-22
• 2.3.2 电点火系统元器件选择22-24
• 2.4 测试系统24-26
• 2.5 小结26-27
• 第3章 电火花放电过程能量研究27-51
• 3.1 引言27
• 3.2 火花能计算方法调研分析27-29
• 3.3 基于放电电流拟合参数的火花能量计算方法29-35
• 3.3.1 方法简介30-32
• 3.3.2 方法示例32-35
• 3.4 基于瞬态放电电流历程和能量守恒原理的火花能量计算方法35-39
• 3.4.1 方法简介35-37
• 3.4.2 方法示例37-39
• 3.5 方法比较与结果分析39-50
• 3.5.1 放电过程中能量随充电电压的变化规律39-41
• 3.5.2 放电过程中电阻随充电电压的变化规律41-43
• 3.5.3 放电过程中功率历程变化规律43-45
• 3.5.4 放电过程中能量关系研究45-49
• 3.5.5 放电过程中能量结构研究49-50
• 3.6 小结50-51
• 第4章 电火花放电诱导爆炸波研究51-73
• 4.1 引言51
• 4.2 爆炸波理论51-54
• 4.3 基于爆炸压力场的爆炸波能量计算方法54-59
• 4.3.1 超压法简介54-55
• 4.3.2 超压法计算示例55-59
• 4.4 基于爆炸波传播轨迹的爆炸波能量计算方法59-64
• 4.4.1 轨迹法简介59
• 4.4.2 轨迹法计算示例59-64
• 4.5 方法比较与结果分析64-72
• 4.5.1 能量随充电电压的变化规律64-67
• 4.5.2 火花能诱导产生爆炸波能量输出结构研究67-72
• 4.6 小结72-73
• 第5章 火花放电过程能量释放规律73-77
• 5.1 不同电点火过程中能量的有效作用73-74
• 5.2 火花能量输出结构74-76
• 5.3 小结76-77
• 第6章 总结与展望77-79
• 6.1 本文主要工作与结论77-78
• 6.2 本文主要特色与创新78
• 6.3 本文不足与展望78-79
• 参考文献79-83
• 附录83-93
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单93-95
• 致谢95

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本文编号：380504